¿Como puedo controlar una caldera?

Como ya hemos visto en más de una ocasión los sistemas de clima y Agua Caliente Sanitaria (ACS) son los que más consumo energético suponen en la instalación de una vivienda convencional. Por esta razón, si queremos que nuestra casa sea eficiente energéticamente es donde  tendremos que poner más esfuerzos para reducir su consumo.

Mientras el consumo de ACS es constante durante todo el año, con el consumo por clima se dispara en los meses de invierno. Para proporcionar calor a una casa los sistemas más utilizados en la actualidad son: resistencias eléctricas, bombas de calor y calderas. La peor opción de todas (si hablamos de consumo) son las resistencias eléctricas, su consumo está muy por encima de las otras dos opciones. A parte del problema del consumo tiene el problema de tener poca potencia instantánea por lo que nos harán falta depósitos de inercia tanto de clima como de ACS, por lo que el espacio que ocupará la instalación será mayor. Es cierto que se pueden utilizar resistencia de mayor potencia que pueden calentar el agua instantáneamente pero su consumo es extremadamente alto.

Este problema no solo lo tendremos con las resistencias eléctricas, también lo tendremos si usamos una bomba de calor. Aun así su rendimiento será muy superior al que pueda tener una resistencia eléctrica, es más su rendimiento será superior en algunas ocasiones al de una caldera, ya que estas máquinas aprovechan la temperatura ambiente exterior para calentar el interior de la vivienda. Es por eso que si la temperatura exterior es superior a los 10 grados una bomba de calor nos va a sacar un rendimiento igual o superior al de una caldera. El problema surge cuando la temperatura exterior está por debajo de estos 10 grados.

Por debajo de esta temperatura el rendimiento de una bomba de calor bajará en picado, pudiendo llegar incluso a no poder calentar suficientemente el ACS o el Clima. Es por esta razón que sitios donde el invierno es crudo o que la temperatura baja frecuentemente de los 10ºC instalaremos preferiblemente una caldera, pues su rendimiento será superior al de una bomba de calor y al de una resistencia eléctrica.

Tipos

Actualmente podemos encontrar tres tipos de calderas: las calderas estancas (qua han dejado de fabricarlas), las caderas de bajo NOx (que dejaran de fabricarse a finales de 2015) y las calderas de condensación.

Calderas estancas.

Estas son la evolución de las calderas atmosféricas de toda la vida. La diferencia es que en vez de coger el aire de combustión de la habitación donde se encuentre la caldera utiliza aire exterior. Con lo que evitamos cualquier posible fuga de gas dentro de la vivienda. Actualmente siguen habiendo muchas calderas de este tipo instaladas, aunque en la actualidad ya no se siguen instalando. Esto se debe a que estas calderas generan gases contaminantes de tipo NOx.

Calderas de bajo NOx

La evolución de las calderas atmosféricas son las calderas de bajo NOx, la diferencia ante las anteriores es que estas enfrían la llama del quemador utilizando el agua de retorno tal y como puede verse en la imagen. Con esto se consigue que el proceso de combustión no genere tantos gases NOx, por lo que es más respetuosa con el medioambiente. Sin embargo, su rendimiento sigue siendo bajo si las comparamos con una caldera de condensación, es por eso que estas calderas dejarán de fabricarse en 2015.

Calderas de condensación

Estas calderas tienen un rendimiento superior a las dos anteriores. Su secreto es que aprovechan el vapor de agua que se genera durante el proceso de combustión. El paso de este vapor a agua genera una energía extra que bien puede ser el 11% de la generada en el proceso de combustión. Por lo que la eficiencia de estas calderas es tan superior a las de bajo NOx. Si tienes que cambiar la caldera mi recomendación es que esta sea de Condensación, por un precio no muy superior tendrás un ahorro muy significativo.

Control de calderas

En el control de calderas tenemos dos opciones: control simple a través de contacto y control parametrizado a través de pasarela.

La primera opción es la más simple i barata. La mayoría de calderas suelen tener un contacto de marcha y paro, este contacto es el que usa cualquier termostato para encender el sistema de clima. Si este contacto lo conectamos a una actuador domótico tendremos el control de la caldera, por lo que podremos abrirla o cerrarla según nos parezca conveniente. A parte de este contacto las calderas llevan una señal de alarma, su funcionamiento es el opuesto al del contacto de marcha/paro. Cuando hay algún problema en la caldera, esta cierra un contacto, por lo que si colocamos un módulo de entradas domótico podremos saber en cualquier momento cual es el estado de la caldera.

No obstante una caldera tiene muchos más parámetros sobre los que se puede actuar como la temperatura de impulsión del agua, la temperatura de retorno, la presión del cabal… estos parámetros  vienen definidos de serie pero muchas veces se pueden programar utilizando una pasarela de KNX a MODBUS, LONWORKS, MBUS… según el tipo de caldera. Manipulando estos parámetros podremos conseguir que la caldera trabaje de una forma más eficiente.

Usando estos parámetros podemos por ejemplo adaptar la temperatura a la que calentamos el agua según la temperatura exterior. Cuando esta sea muy baja calentaremos el agua al máximo para climatizar nuestra vivienda. En cambio si la temperatura exterior está por encima de los 10ºC la temperatura a la que impondremos esta agua no tendrá que ser tan alta, lo que supondrá un ahorro a lo largo del invierno.

Un aspecto muy importante del control de calderas es la integración de varios sistemas de clima. En muchos hogares se suele tener a parte de la caldera una máquina de frío para los meses de calor, que a su vez puede funcionar como bomba de calor. Como ya hemos dicho antes a temperaturas de menos de 10ºC una bomba de calor tiene unos rendimientos muy bajos por lo que es mejor usar una caldera para calentar nuestra vivienda. No obstante, por encima de esta temperatura la bomba de calor tiene buenos rendimientos, llegando a ser más eficiente que una caldera. Si tenemos una sonda de temperatura exterior podemos programar la instalación para que funcione siempre de la forma más eficiente, por encima de los 10ºC la instalación calentará la casa con la bomba de calor, pero cuando esta temperatura baje de los 10ºC la instalación recurrirá a la caldera.

Banyoles, 29 de Noviembre de 2014

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Eficiencia Energética: Iluminación

Si pudiéramos separar los consumos de nuestra factura eléctrica en los distintos sistemas que integran nuestra casa veríamos lo siguiente: aproximadamente un 50% del consumo lo generan los sistemas de clima, por detrás van los electrodomésticos que suponen un 25% del consumo, el agua caliente sanitaria por su parte tiene un consumo de, más o menos, el 15% i por último la iluminación supone un consumo de entre el 5 y el 10%.

Ya hemos visto en post anteriores que el consumo de clima y agua caliente sanitaria puede reducirse considerablemente utilizando sistemas de eficiencia energética. Por lo que hace a los electrodomésticos como lavadoras, neveras, televisiones, etc… difícilmente podremos reducir su consumo mediante la domótica. La única manera para reducir el consumo de esta partida es escoger bien a la hora de comprar el electrodoméstico. No solo tenemos que fijarnos en su precio, sino en el coste que nos supondrá, en forma de consumo, a lo largo de su vida útil.

Donde si podremos actuar de forma contundente usando la domótica es en el apartado de iluminación. A lo largo del mes, y sobre todo durante el invierno en que los días son más cortos, la iluminación de una casa tendrá una repercusión significativa en nuestra factura eléctrica. Utilizando sistemas de control podremos reducir en un 60% por ciento el consumo de electricidad en iluminación, lo que puede llegar a suponer un 6% en nuestro consumo eléctrico.

Apagados Generales

Comencemos por lo más básico. Una de las ventajas de utilizar un sistema de control distribuido es que podemos programar cada pulsador de la casa para que abra y encienda las luces que queramos, eso quiere decir que con un solo botón podremos encender y apagar un grupo de luces tan grande como queramos.

Imaginemos que queremos irnos momentáneamente de una habitación donde tenemos abiertas 4 o 5 luces. Si tenemos que apagarlas una por una seguramente las dejaremos abiertas hasta que regresemos a la habitación. Pero poniendo un pulsador de OFF General a la salida de la habitación que apague todas las luces a la vez, no resultará tan incómodo apagar todas las luces al salir de la habitación y no dejaremos ninguna luz consumiendo innecesariamente. O por ejemplo, ya estamos en la cama apunto para ir a dormir y nos acordamos que nos hemos dejado las luces del comedor abiertas, no hará falta que nos levantemos, con un interruptor de OFF generar de toda la casa en el cabezal de la cama podremos apagar todas las luces de la vivienda sin tener que levantarnos.

Si además resulta que podemos controlar nuestra instalación domótica de forma domótica podremos apagar todas las luces desde cualquier parte, por lo que si nunca tenemos la duda de haberte dejado una luz abierta podremos comprobarlo a través de nuestro Smartphone, y si es el caso solo pulsando el botón de OFF General apagaremos todas las luces de la vivienda desde donde quiera que estemos en ese momento.

Apagado automático de las luces

Si por el contrario hemos decidido que nuestra instalación no tendrá control remoto, existe esta otra opción. Colocando sensores de movimiento en las habitaciones de la casa podremos saber que habitaciones están desocupadas en cualquier momento. Si se da el caso que una habitación tiene las luces abiertas y no se detecta ninguna presencia durante un tiempo X, podemos programar la instalación para que apague todas las luces de esa habitación. Este tiempo variará según la habitación, dependerá si se trata de una habitación o de una zona de paso como un pasillo o el hall de entrada.

Regulación Constante de la Luz

Pero sin duda la práctica que más ahorro nos aportará será la regulación constante de luz. Para poder hacerlo serán necesarios dos elementos: un sensor de luz (luxómetro) y un actuador regulado (dimmer). La idea es simple, consiste en regular la luz que aporta la instalación para que la luz de una habitación sea siempre constante, de esta forma durante las horas en que haya una aportación de luz exterior no hará falta que la luz se encienda al 100% tal vez con un 50% nos bastará durante las primeras y últimas horas de luz, y al mediodía seguramente pasaremos con tan solo un 10% de la luminosidad total.

El encargado de decidir si la bombilla aporta más o menos luz será el sensor de luminosidad, por lo tanto de él dependerá el control. Podemos encontrar dos configuraciones: con un sensor para cada habitación o con un solo sensor exterior.

Sensor Interior

Esta es la configuración más evidente. Un sensor en la misma habitación será el encargado de dar instrucciones al actuador regulado para que de la mínima potencia para llegar a la luminosidad deseada. La idea es que actúe como un termostato, pero en vez de buscar una temperatura, estará buscando una iluminación de confort. El problema es que cuando hay muchos sensores en una misma vivienda suele aparecer el problema de que hay interferencias entre luces y sensores. Aunque algunos luxómetros pueden sectorizarse para evitar estas interferencias existe una opción más simple: un solo sensor exterior.

Sensor Exterior

Con un único sensor mediremos la iluminación del exterior de la vivienda. Utilizando esta medida cada habitación tendrá que responder con una regulación de luz determinada para que la iluminación sea constante a lo largo del día. Aunque este sistema es significativamente más barato, ya que solo usaremos un sensor, la regulación no será tan precisa como si tuviéramos un luxómetro en cada habitación.

Aun así este sistema es muy útil a la hora de habilitar y deshabitar sensores de movimiento en zonas de paso. En estas zonas la iluminación no tiene que ser tan alta como en las otras estancias, por lo que durante gran parte del día no hará falta que ni se enciendan. Se pueden controlar estas luces de forma binaria (on/off), pero solo se encenderán a partir de cierto umbral de luminosidad exterior, no será tan eficiente como un sistema de regulación constante, pero el ahorro será considerable.

Girona, 22 de Noviembre de 2014

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Eficiencia Energética: Sistemas Pasivos

En los últimos post hemos estado hablando de eficiencia energética. Es un tema que últimamente está en boca de todo el mundo, no tan solo por la preservación del medioambiente, también por el ahorro económico que puede llegar a suponer que nuestra vivienda esté equipada con sistemas de eficiencia energética. Estos sistemas tienen como objetivo mantener el mismo grado de confort pero a un coste energético y económico mucho menor. Un buen ejemplo seria la regulación de luces en relación a la luminosidad de cada habitación de la casa, si entra algo de luz a través de las ventanas no hará falta que las luces se enciendan al 100%, a lo mejor solo con un 50% tendremos el mismo grado de confort.

Podemos dividir los distintos sistemas de eficiencia energética en dos grupos según su consumo. Por una parte tenemos los sistemas pasivos que tienen un consumo eléctrico de 0 o casi 0. Los sistemas pasivos suelen ser bastante sencillos como el aislamiento térmico de las paredes y ventanas, el paso de luz de las ventanas, la orientación de la vivienda, etc…

Por otra parte los sistemas activos, si tienen un coste en energía eléctrica, aun así al ser sistemas de eficiencia energética su coste energético siempre será inferior a realizar la misma acción con sistemas convencionales. Un ejemplo de este sistema es el que vimos en los últimos post: una instalación solar térmica: aunque las bombas para mover el agua tendrán un coste eléctrico, calentar los mismos depósitos mediante una resistencia eléctrica resultaría mucho más caro.

En este post nos fijaremos en los sistemas pasivos que pueden ser controlados a través de la domótica. Al controlarlos podríamos decir que estos sistemas ya no son pasivos, ya que los dispositivos de control siempre tendrán un pequeño consumo eléctrico. Es por esta razón que al principio de este post he definido a los sistemas de eficiencia energética pasivos como los que tienen un consumo 0 o casi 0.

Ventilación Cruzada

La ventilación cruzada es uno de los sistemas de climatización más simples que existen. Piensa en lo que se hace en una noche calurosa de verano si no se tiene aire acondicionado: se abre la ventana de una habitación y otra ventana en otra parte de la misma vivienda. Así el aire exterior que está a una temperatura más baja circula a través de la vivienda refrescando el ambiente de las habitaciones que haya entre una ventana y otra. Esto tan sencillo es a lo que se llama ventilación cruzada: aportación de aire exterior para climatizar una vivienda.

Utilizando la domótica no es necesario que los habitantes de la casa estén pendientes de la temperatura exterior e interior de la vivienda para abrir y cerrar las ventanas. El proceso estará totalmente automatizado. El mismo termostato que se encuentra en la habitación a climatizar es el que pedirá una aportación de calor o de frio, si las condiciones exteriores son las adecuadas se abrirán las ventanas para que circule el aire. Pongamos por ejemplo el caso anterior: el termostato dice que le hace falta una aportación de frio, por su parte el sensor de temperatura exterior dice que su temperatura está por debajo que la interior, en ese momento las ventanas se abren permitiendo que el aire exterior entre en la vivienda. Cuando la temperatura interior sea la deseada el mismo sistema de control se encargará de que se cierren las ventanas.

Pozo Canadiense

Otro buen ejemplo de sistema pasivo es un pozo canadiense. Os habéis fijado que la temperatura que hay en un sótano a lo largo todo el año suele ser bastante constante. Eso hace que cuando la temperatura exterior es alta durante el verano, la temperatura del sótano está unos cuantos grados por debajo. En invierno en cambio, la temperatura de este sótano está por encima de la temperatura exterior. Este fenómeno, que se debe al contacto del sótano con el subsuelo, nos puede beneficiar cuando queramos climatizar una vivienda que se encuentre en la parte superior. Lo único que tendremos que hacer es desplazar el aire del sótano a la vivienda superior.

El control seria parecido al de la ventilación cruzada. Cuando necesitamos aportación de calor o frio se abrirá un paso entre el sótano y el piso superior para que entre el aire nuevo y una ventana alejada de este para extraer el aire del interior de la vivienda.  Cuando de se trate de aportaciones de aire caliente no hará falta impulsar el aire hacia arriba, ya que al tener una densidad más baja el aire caliente se verá obligado a subir hacia arriba. Si por el contrario queremos hacer una aportación de aire frio necesitaríamos un sistema auxiliar para impulsar este aire hacia arriba, como por ejemplo un extractor. En este punto el sistema dejaría de ser pasivo ya que un extractor tiene un consumo que ya no se puede despreciar.

Chimenea Solar

Al igual que en los dos ejemplos anterior este sistema consiste en desplazar el aire que se encuentra en el interior de una vivienda. Si en el ejemplo del pozo canadiense nos aprovechamos de la baja densidad del aire caliente para transportarlo hacia arriba y calentar la vivienda aquí usaremos el mismo principio, para enfriar la vivienda.  Además en vez de evacuar todo el aire como en la ventilación cruzada, con este sistema podremos evacuar solo el aire caliente, haciendo mucho más eficiente la climatización.

La idea es hacer desplazar el aire que se encuentra en la parte superior de la vivienda (aire caliente) a través de la chimenea hasta el exterior. El problema es que aunque el aire caliente tiende a subir difícilmente podrá vencer el desnivel de la chimenea. Para solucionar este inconveniente se puede recurrir a la energía solar tal y como vemos en la imagen. Con esto provocamos que la temperatura de la parte más alta de la chimenea suba de manera considerable, con lo que tendrá la suficiente fuerza para vencer el desnivel de la chimenea, lo que provocará una succión del aire que se encuentra en la parte inferior de la chimenea (el aire caliente de la vivienda). Este aire succionado se repondrá del aire exterior si hemos abierto una ventana o del pozo canadiense si tenemos el conducto de paso abierto.

Conclusiones

Estos tres sistemas pueden funcionar de forma totalmente independiente, pudiendo obtener ahorros energéticos y económicos muy significativos. Pero si combinamos los tres sistemas el ahorro podrá llegar a ser muy superior. Tal vez en un día de poco sol no sea posible utilizar la chimenea solar, pero aun así podremos recurrir a la ventilación cruzada para climatizar la vivienda. O por ejemplo un día nos proponemos enfriar la vivienda a través de la chimenea solar, pero la temperatura del aire exterior resulta que es superior al aire de la vivienda; no hay problema, en vez de abrir una ventana para aportar aire exterior podemos optar por abrir el canal de paso del pozo canadiense donde el aire si es más frio que en el interior de la vivienda. De esta manera el extractor no sería necesario para hacer la aportación de aire frio, por lo que seguiríamos hablando de un sistema pasivo.

Girona, 15 de Noviembre de 2014

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Eficiencia Energética: Control de una Instalación Solar

En el último post vimos las distintas partes de un sistema de placas solares térmicas. Si bien la idea de funcionamiento es muy simple (absorber calor a través de la radiación solar para calentar los depósitos de Agua Caliente Sanitaria y Clima), su funcionamiento es un poco más complejo. Para que la absorción de energía sea la máxima posible la instalación tendrá que controlarse de una manera eficiente, rápida y precisa.

Existen muchos sistemas que nos permiten controlar una estación de placas solares térmicas, los mismos fabricantes de placas suelen tener su propio sistema de control. Aunque son sistemas eficientes y de fácil instalación, no se puede comparar a una instalación con KNX. La razón es la de siempre: integración. Si queremos que nuestra instalación optimice al máximo la energía solar, no solo tendremos que controlar el sistema de placas solares, también hará falta tener el control de las instalaciones de ACS y Clima.

Sondas de Temperatura

El sistema necesitará como mínimo tener una sonda de temperatura en cada uno de los depósitos de ACS y Clima y otra en las placas solares. Aunque con una sola sonda por depósito sea suficiente siempre será recomendable poner dos sondas en cada depósito: una en la parte superior y otra en la inferior. En estado de reposo la temperatura de las dos sondas será la misma, pero cuando los depósitos empiecen a calentarse la superior tomará mayor temperatura por la estratificación del agua. Las diferencias entre una temperatura y las otras pueden llegar a ser muy grandes, con lo que con una sola sonda perderíamos mucha precisión a la hora de hacer el control.

Prioridades

Una de las principales funciones del control es la de priorizar el calentamiento de los depósitos. Lo habitual es hacer que el depósito de ACS sea el primero en calentarse, ya que es el más necesario y el que mayor temperatura debe alcanzar (70ºC). El depósito de Clima será el segundo en orden de prioridad, aun así no esperaremos que el depósito de ACS alcance su máximo, un poco antes de que este llegue a los 70ºC, a unos 55ºC, empezaremos a calentar el depósito de Clima, ya que el de ACS ya tendrá la suficiente inercia para llegar a los 70ºC mientras que a la vez se está calentando el Clima.

El calentamiento de estos depósitos se hará a través de bombas, estas no se activarán siempre que la temperatura de las placas solares sea superior a los depósitos. Esperaremos que la temperatura de las placas solares supere en 10 grados la temperatura del depósito a calentar, ya que sino no habría un intercambio de calor.

Disipador

A parte de estas dos prioridades hay que tener en cuenta un factor muy importante de cuando se trabaja con placas térmicas que es el exceso de temperatura. Ese es el motivo por el que en la mayoría de instalaciones térmicas se instala un disipador de calor. Cuando la temperatura de las placas se acerque peligrosamente a la temperatura de evaporación del líquido del circuito solar el sistema de control tendrá que poner en marcha el disipador para que de esta manera el sistema pueda seguir funcionando correctamente. Una vez no haya peligro el sistema de control desactivará otra vez el disipador.

Conclusiones

Lo que se ha definido en este post es un sistema de control estándar, pero con KNX podemos hacer muchas modificaciones sobre él. Podemos, por ejemplo, deshabilitar el sistema de calentamiento auxiliar (ya sea calderas o resistencias eléctricas) cuando tenemos la energía solar suficiente para calentar los depósitos. También podemos calentar el sistema de clima exclusivamente con solar cuando la casa esté desocupada, de esta manera, a cambio del pequeño consumo que puedan tener las bombas de la instalación conseguiremos mantener la casa entre 18 y 19 grados durante los meses de invierno. De esta manera al llegar a casa después de un largo tiempo de ausencia la instalación no tendrá que trabajar tanto para llegar a la temperatura de confort.

Lloret de Mar, 6 de Noviembre de 2014

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Eficiencia Energética: Instalación Solar

En post anteriores hemos hablado de lo importantes que serán en un futuro las energías renovables. De entre todas estas fuentes de energía la que más provecho podemos sacarle en nuestro hogar es la energía solar. La captación de energía se puede hacer a partir de placas fotovoltaicas, que nos darán energía en forma de electricidad o a partir de placas térmicas que nos darán energía en forma de calor.

Al mismo precio usaríamos siempre placas fotovoltaicas ya que al obtener energía eléctrica podemos abastecer la instalación de clima, Agua Caliente Sanitaria (ACS) y todos los elementos eléctricos de la casa. Pero el caso es que el precio de una instalación fotovoltaica resulta mucho más cara que una instalación solar térmica. Para empezar la energía eléctrica tiene que almacenarse en baterías eléctricas que aparte de ser caras ocuparan un gran espacio en la vivienda. También nos harán falta inversores para transformar la energía eléctrica que dan las placas en energía apta para nuestra instalación, cuyo precio también es muy elevado. Y por si no fuera poco, en España hay un impuesto si se quiere consumir energía eléctrica autogenerada. Con todo esto resulta inviable rentabilizar una instalación fotovoltaica.

Placas solares térmicas

Con placas solares térmicas la cosa es muy distinta, por una parte el precio de una placa térmica ya es mucho menor que el de una placa fotovoltaica (aunque hay muchos tipos de placas solares térmicas). Si en el caso anterior necesitábamos un inversor para adaptar la electricidad a nuestra instalación ahora solo nos harán falta intercambiadores para parar la temperatura del circuito Solar al circuito de Clima y de Agua Caliente Sanitaria. Por lo que respecta al almacenamiento ahora el espacio de las baterías eléctricas lo ocuparan unos depósitos de inercia: uno por el Clima y el otro por el ACS.

¿Cómo funcionan las placas térmicas?

El funcionamiento de unas placas térmicas es muy simple. En primer lugar, como vemos en la
imagen, el sol calienta el agua que hay en las placas solares. Una vez las placas están calientes se manda esta agua a los depósitos de Agua Caliente Sanitaria y Clima. Esta agua pasa por un serpentín situado en el interior de los depósitos, la función de este serpentín es pasar el calor del circuito de clima a los depósitos. De esta manera el agua de los circuitos no se mezcla i podremos controlar mejor las temperaturas.

Aprovechamiento ACS

El Agua Caliente Sanitaria (ACS) es el agua que usamos a lo largo del día para ducharnos, lavar los platos, etc... Normalmente el calentamiento se suele hacer por caldera de gas que hace que el proceso de calentamiento sea mucho más rápido por lo que no hace falta ningún depósito. Aunque también podemos encontrar instalaciones con calentadores eléctricos, en este caso sí que hace falta un depósito pero no será tan grande como en una instalación solar. Este depósito tiene que encontrarse a una temperatura de entre 60 y 70 grados, aunque cada cierto tiempo se tendrá que subir de 70 ºC como medida contra la salmonelosis.

Clima

El apartado de clima será distinto para cada instalación, puede que la climatización se haga a través de radiadores, fancoils (por aire) o por suelo radiante. En cualquiera de los casos nos hará falta un depósito de inercia, la función de este depósito es similar a la de una batería eléctrica: cargamos el depósito de calor cuando tenemos exceso de energía para aprovecharla cuando no disponemos de suficiente energía solar. La temperatura que deberá alcanzar este depósito depende del sistema de climatización: para suelo radiante se necesitan unos 40 grados, para fancoils 45 y para radiadores 70 grados.

Disipador

Puede haber momentos puntuales en que la temperatura de las placas solares subirá de forma muy acentuada y los depósitos no podrán absorber todo el calor que generan las placas. Si la temperatura del líquido del circuito solar (normalmente agua con algún aditivo) sube por encima de su temperatura de ebullición el líquido de dentro las placas pasará a estado gaseoso, eso nos generará dos problemas: primero que el líquido en forma de vapor se nos escapara por los purgadores del circuito situados en la parte más alta, lo que disminuirá la presión del circuito y la circulación será peor o ninguna. Por otra parte, al haber aire en la instalación puede dañar seriamente las bombas de impulsión.

Por esta razón se suele añadir un disipador de calor al lado de las placas solares, su función es disipar calor antes de que la temperatura de las placas suba por encima de la temperatura de ebullición del líquido del circuito solar. Es muy común que en casas con piscina se cambie el disipador por intercambiador de calor en la piscina, de esa manera cuando la temperatura sube demasiado se calienta el agua de las piscina i ese calor es aprovechado.

Conclusiones.

Aunque podemos llegar a hacer funcionar las instalaciones de clima y ACS solo con energía solar en ciertos momentos del año, la verdad es que normalmente nos hará falta usar una fuente de energía adicional como una caldera o resistencias eléctricas. Es por eso que cualquier instalación solar funciona siempre en paralelo con otro sistema generador de calor. Lo que hace que su control dependa de muchos factores a parte de las temperaturas de los depósitos y de las placas solares, por esa razón será necesario integrar la instalación solar con todo el sistema de climatización de la casa. ¿Y qué mejor manera de hacer eso que con el protocolo KNX?

Girona, 25 de Octubre de 2014

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Eficiencia energética: Sectorización del Clima

Cuando se habla de eficiencia energética en una vivienda, lo primero que nos viene a la cabeza es reducir el consumo eléctrico de los electrodomésticos o su tiempo de encendido. Es verdad que con la domótica podemos llegar a reducir significativamente el consumo eléctrico de luces y electrodomésticos mediante contadores eléctricos, pero la mayor parte de la energía consumida en una vivienda es en el sistema de climatización. A la hora de reducir el consumo de clima hay miles de técnicas posibles, pero la que sin duda es la más simple y contundente es la sectorización del clima de toda la vivienda.

¿En qué consiste la sectorización?

En las instalaciones convencionales las casas funcionan como podemos ver en la siguiente imagen. Un termostato que suele estar en una de las zonas comunes (en este caso el comedor), da una señal a la caldera cuando la temperatura que detecta está por debajo de la temperatura de confort programada (entre 21 y 24 ºC). Con esta señal la caldera se pone en funcionamiento y empieza a calentar el agua de todo el circuito de clima. El circuito de clima reparte esta agua caliente por todos los radiadores de la vivienda, hasta que la temperatura que el termostato detecta sobrepasa la temperatura de confort. Es este momento el termostato da la señal inversa para que esta deje de calentar el circuito de clima.
¿Pero qué pasa si la temperatura del comedor no es la misma que la del resto de habitaciones? Si, por ejemplo, la temperatura del comedor es más alta que la temperatura de las otras habitaciones, el termostato no dará ninguna señal a la caldera, ya que según él la temperatura ambiente ya es la deseada. Mientras tanto las otras habitaciones estarán por debajo de la temperatura deseada y no empezarán a calentarse hasta que el comedor baje de la temperatura de confort programada.

Aun peor sería el caso contrario, imaginemos que ahora el resto de habitaciones ya están a la temperatura de confort deseada pero que en el comedor la temperatura está por debajo de la programada. El termostato daría la señal a la caldera por lo que empezaría a calentar todo el circuito de clima, incluyendo a las habitaciones que ya tienen la temperatura deseada, por lo que las habitaciones que ya estaban a la temperatura correcta ahora estarán más calientes llegando incluso a molestar a sus ocupantes. Y no solamente eso sino que estaremos gastando energía inútilmente.

Un sistema de clima sectorizado consiste en equipar cada una de las habitaciones con un termostato, de manera que solo se calienten las habitaciones que realmente lo necesitan sin malgastar la energía y manteniendo todas las habitaciones a la temperatura deseada por cada uno de sus ocupantes, ya que la temperatura de confort de una persona no tiene por qué ser la misma que la de la persona de la habitación de al lado.

¿Cómo conseguimos sectorizar el clima de una vivienda?

Lo primero que haremos será equipar cada una de las estancias de la casa. Estos termostatos actuaran igual que en el caso anterior con la diferencia que la señal no se la mandarán a la cadera, sino a una válvula eléctrica de paso instalado en cada uno de los radiadores de la estancia. Al recibir la señal la válvula dejará pasar el agua a través del radiador.

Por otra parte un módulo lógico recibirá el estado de todas las válvulas del sistema, de tal manera que si una de ellas está abierta este mandará la señal de puesta en marcha a la caldera, esta empezará a calentar el circuito de clima con la diferencia que ahora este circuito solo estará compuesto por los radiadores de las habitaciones que realmente necesiten una aportación de calor.

¿Qué beneficios tiene?

El beneficio principal está claro: en el primer caso teníamos que calentar todas las estancias a la vez y por lo tanto todos los radiadores, mientras que con la instalación sectorizada solo vamos a calentar los radiadores necesarios, por lo que el consumo de la caldera será mucho menor en un sistema sectorizado.

Y no solo eso: imaginemos que una de las habitaciones va estar desocupada durante unos días. Antes tenías que girar la válvula de paso del radiador hasta cerrarlo y luego volver a abrirla. Muchas veces ni se hace ya que por unos días no vale la pena el esfuerzo. Pero con el nuevo sistema solo hará falta pulsar un botón para dejar deshabilitado el termostato hasta que la persona vuelva. Es más lo podrá cerrar y abrir antes de llegar la misma persona remotamente a través de su teléfono móvil.

Que coste puede tener una instalación sectorizada?

Claro está que el precio de una instalación centralizada será superior al de una convencional. Mientras que con el sistema convencional hará falta un solo termostato con una instalación sectorizada nos hará falta tantos termostatos como habitaciones a climatizar, y no solo eso, también tendremos que instalar válvulas eléctricas en cada uno de los radiadores y un actuador que le dé la señal. Si además añadimos el modulo lógico que  dará la señal a la caldera nos gastaremos entre 100 y 200 euros por habitación. Mientras que con un sistema convencional nos gastaríamos 100 por un solo termostato.
La cosa cambia si en vez de radiadores la casa  funciona con suelo radiante. La ventaja de este sistema es que todos los circuitos del suelo de cada habitación (qua actúan como radiadores) parten de un colector principal. Con esto no hará falta un actuador para cada estancia, sino que podremos usar un actuador de múltiples salidas especiales para válvulas electro-térmicas, con el que además no nos hará falta un módulo lógico complementario, sino que el mismo dará la señal a la caldera cuando alguna de las válvulas esté abierta.

Con cualquiera de las dos opciones el coste supera ampliamente el de una instalación convencional. No obstante el ahorro energético que conseguiremos será muy importante, pudiendo llegar a amortizar la instalación en menos de 5 años.

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Dispositivos KNX: Visualización

La visualización engloba una gran variedad de dispositivos. Son los dispositivos encargados de dar información al habitante de la casa. Aunque les llamemos dispositivos de visualización la mayoría de veces podremos actuar sobre ellos, por lo que sería más correcto llamarlos dispositivos de interacción. Un termostato, como el que cualquiera puede encontrar en su casa sería un elemento de interacción: por una parte obtenemos datos como la temperatura ambiente y la consigna, y por otro lado podemos actuar sobre esa consiga a través de los botones que lleva integrados.
En este post repasaremos los distintos dispositivos de visualización que podemos encontrar en el mercado, desde los más simples como puede ser un panel de leds informativo a un sistema mucho más complejo como sería un servidor domótico.

Displays Informativos

Estos dispositivos sí que son puramente informativos. Aunque actualmente no se usan mucho, anteriormente era usual colocar paneles de leds informativos que indicaban el estado de las ventanas y puertas de una casa (rojo: abierta y verde: cerrada) de esta manera el habitante de la casa podía saber el estado de todas las aberturas de la casa sin tener que ir habitación por habitación. En la actualidad se suele visualizar el estado de las aberturas de las casas desde alguna pantalla táctil por lo que no se suelen instalar en la actualidad.

Otro ejemplo de este tipo de dispositivos son sensores de temperatura, humedad o co2. Algunos fabricantes como Elsner equipan estos sensores como un display donde se puede visualizar el valor medido.

Termostatos

A diferencia de un simple sensor, un termostato siempre tendrá que tener algún tipo de visualización para controlar la consigna de temperatura. Por la misma razón los termostatos llevan integrados siempre algún tipo de botón. Un ejemplo clásico sería el termostato de GIRA, con el que se regula la temperatura a través de una ruedecilla, en cambio los termostatos de Jung vienen integrados con un teclado que se podrá programar para que realice cualquier tipo de función (subir o bajar la temperatura, dejar el clima en standby, apagar totalmente el clima, etc...)

Pantallas KNX

La mayoría de fabricantes suelen tener algún tipo de pantalla táctil, algunas muy simples y otras más complejas. Las de Jung, Abb y Zennio son con las que más he trabajado, aparte de visualización e interacción también suelen incorporar funciones lógicas, controles horarios, y sirena de alarma. Actualmente los precios de estas pantallas no están muy lejos de lo que puede valer un servidor, por lo que por lo general prefiero usar servidores domóticos combinados con tablets o pantallas táctiles.

Los menús de estas pantallas suelen estar predefinidos por lo que son poco personalizables visualmente, como mucho se puede cambiar el color del fondo de pantalla.

Iddero

Iddero merece una mención especial, ya que aun tratándose de una pantalla como las anteriores es mucho más personalizable ya que no dependes de un menú predefinido. Es muy habitual poner un render de la vivienda (imagen en 3D) desde el que se puede actuar sobre las luces, persianas y demás elementos de la casa. De esta manera la visualización es mucho más fácil de interpretar y utilizar.

Servidores

Servidores Externos

Más que un dispositivo es un servicio, a través de nuestro ordenador, teléfono o tablet accedemos a un servidor externo a nuestra instalación, este hace lecturas y envía mensajes a través de un router IP que tendremos que tener conectado a nuestra instalación de domótica. Un ejemplo de este tipo de servidor es el HouseinHand ahora propiedad de Intesis, o el InSideControl de Schneider los dos muy intuitivos y fáciles de usar.

Estos sistemas resultan mucho más baratos que tener un servidor físico, aparte de no ocupar espacio. Como a contrapartida son unos sistemas mucho más lentos, y la conexión puede fallar de vez en cuando.

Servidores Físicos

A diferencia del caso anterior estos son dispositivos físicos que podemos encontrar en nuestra instalación. También incorporan gran variedad de funciones como las pantallas táctiles, pero suelen ser mucho más potentes y más personalizables. El Loxone es un ejemplo de este tipo de dispositivos, aunque no está exclusivamente basado en KNX puede ser muy útil en una instalación domótica, permite programaciones horarias, funciones lógicas, guardado de datos en la memoria, visualización de gráficos y todo desde una interfaz muy elegante y sencilla de usar.

Por otra parte encontramos a la joya de la corona: El HOMESERVER de GIRA. Con este servidor se puede hacer casi todo lo imaginable: programaciones lógica casi ilimitadas, envíos de mensajes, mails de alarma, visualizaciones personalizadas, simulaciones de presencia, y un etc enorme. Su precio es muy elevado en comparación con el LOXONE pero vale cada uno de los euros de más.

Conclusiones

La visualización siempre será necesaria en una instalación domótica, la complejidad de esta visualización dependerá del usuario final. Por ejemplo, si el usuario es una persona poco habituada a utilizar ordenadores, smartphones o tablets, no es recomendable usar pantallas táctiles y mucho menos servidores domóticos, pero si termostatos o displays informativos. La visualización es un valor añadido que da la domótica, y bien programada y adaptada puede resultar una herramienta muy útil.

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